1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动（课件PPT）-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中物理选择性必修第二册（人教版2019 江苏专版）

第3节　带电粒子在匀强磁场中的运动 核心素养导学 物理观念 (1)知道带电粒子沿着与磁场垂直的方向射入匀强磁场会在磁场中做匀速圆周运动。 (2)了解带电粒子在匀强磁场中的偏转及其应用。 科学思维 (1)能推导出带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式和周期公式。 (2)能用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动。 科学探究 经历实验验证带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径与磁感应强度大小和入射速度大小的关系。 科学态度与责任 体会教材采用了先理论分析与推导，再实验验证的顺序，体会物理理论必须经过实验检验。 一、带电粒子在匀强磁场中的运动 1．带电粒子沿着与磁场垂直的方向射入匀强磁场，由于带电粒子初速度的方向和洛伦兹力的方向都在与磁场方向______的平面内。所以，粒子只能在该平面内运动。 2．洛伦兹力总是与粒子运动方向垂直，只改变粒子速度的方向，不改变粒子速度的大小。 3．粒子速度大小不变，粒子在匀强磁场中所受洛伦兹力大小也不改变，洛伦兹力提供粒子做圆周运动的向心力，粒子做__________运动。 垂直 匀速圆周 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，带电粒子的重力忽略不计，洛伦兹力提供向心力。　　 1．电子以某一速度进入洛伦兹力演示仪中。 (1)励磁线圈通电前后电子的运动情况相同吗？ 提示：①通电前，电子做匀速直线运动。②通电后，电子做匀速圆周运动。 (2)电子在洛伦兹力演示仪中做匀速圆周运动时，什么力提供向心力？ 提示：洛伦兹力提供向心力。 2.如图，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。判断下列说法的正误。 (1)运动电荷在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度有关。 ( ) (2)带电粒子做匀速圆周运动的半径与带电粒子进入匀强磁场时速度的大小有关。 ( ) (3)带电粒子若垂直进入非匀强磁场后做半径不断变化的运动。 ( ) × √ √ [典例体验] [典例]　(2022·苏州高二检测)粒子甲的质量与电荷量分别是粒子乙的4倍与2倍，两粒子均带正电荷。让它们在匀强磁场中同一点以大小相等、方向相反的速度开始运动。已知磁场方向垂直于纸面向里。则下列四个图中，能正确表示两粒子运动轨迹的是 (　 ) [答案]　A /方法技巧/ (1)在匀强磁场中做匀速圆周运动的带电粒子，它的轨道半径跟粒子的运动速率和磁场的磁感应强度有关。 (2)带电粒子在匀强磁场中的转动周期T与带电粒子的质量、电荷量和磁场的磁感应强度有关，而与轨道半径和运动速率无关。 [针对训练] 1．处在匀强磁场内部的两个电子A和B分别以速率v和2v垂直于磁场开始运动，经磁场偏转后，哪个电子先回到原来的出发点 (　 ) A．条件不够，无法比较 　　 B．A先到达 C．B先到达 　　 D．同时到达 答案：D 答案：C　 [典例体验] [典例]　如图所示，一束电子(电荷量为e)以速度v由A点垂直射 入磁感应强度为B、宽度为d的有界匀强磁场中，在C点穿出磁场时 的速度方向与电子原来的入射方向成30°夹角，则电子的质量是多 少？电子穿过磁场的时间是多少？ /方法技巧/ 带电粒子在匀强磁场中运动的解题三步法 答案：B 2．如图所示，有界匀强磁场边界线SP∥MN，速度不同的同种 带电粒子从S点沿SP方向同时射入磁场，其中穿过a点的粒 子速度v1与MN垂直，穿过b点的粒子速度方向与MN成60°角，设两粒子从S点到a、b所需的时间分别为t1、t2，则t1∶t2为 (　 ) A．1∶3 B．4∶3 C．1∶1 D．3∶2 答案：D　 (1)两粒子在磁场边界上的穿出点A、B之间的距离d； (2)两粒子进入磁场的时间间隔Δt。 [答案]　B [答案]　C [内化模型] 1．磁场边界的类型和特点 (1)直线边界：进出磁场具有对称性，如图所示。 (2)平行边界：存在临界条件，如图所示。 (3)圆形边界：沿径向射入必沿径向射出，如图所示。 2．带电粒子在有界磁场中运动的特点 (1)刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切。 (2)当速度v一定时，弧长越长，圆心角越大，则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长。 (3)当速率v变化时，圆心角越大，运动的时间越长。 答案：AB　 答案：(1)1 m　(2)0.5 m　(3)6.54×10－6 s 一、好素材分享——看其他教材如何落实核心素养 物理观念——带电粒子运动的半径和周期 1．(鲁科版新教材课后练习改编)同一匀强磁场中，两个带电量相等的粒子仅受磁场力作用，做匀速圆周运动。下列说法正确的是 (　 ) A．若速率相等，则半径必相等 B．若质量相等，则周期必相等 C．若动